輸油泵在實際工作中往往需要通過控制輸油泵出口閥門來調節流量，造成能源的浪費。浦航油庫通過輸油泵電機的節能改造，保障安全，降低能耗，節約了能源。本文介紹浦航油庫節能改造情況，以期通過該事例在業內推廣節能技術，對相關單位有所幫助。
引言
輸油泵是長輸管線的動力源，是油庫的心臟，是油庫生產運行中主要能耗設備。在實際工作中，往往出現泵特性和管路特性不匹配的情況，需要通過控制輸油泵出口閥門來調節流量滿足生產工藝要求，這種流量調節方式在輸油泵出口閥門前后產生較大的能源消耗在泵出口閥前后，造成能源的浪費。浦航油庫通過輸油泵電機的節能改造，完全打開泵出口閥門，達到了改善工藝，保障輸油安全的目的，同時降低了輸油單耗，節約了能源。本文介紹浦航油庫節能改造情況，以期通過該事例在業內推廣節能技術，對相關單位有所幫助。
1 現狀調查
上海浦航石油有限公司油庫承擔了上海地區兩大機場70%以上的航油保障，油庫至浦東機場油庫長輸管線全長18.4km，是上海航空港的主動脈。浦航油庫輸油泵電機額定功率為1000KW/10KV，電機額定轉速為1480r/min，油泵額定流量為1500 m3/h，額定揚程220kPa(m)，2013年運行時間1950小時。由于地形、輸油管阻力等原因，實際運行過程中，輸油泵流量接近2000m3/h，而機場油庫要求流量需控制在1500m3/h左右。目前浦航輸油泵電機沒有調速裝置，只有采用控制出口閥門開度來調節流量以滿足生產要求。輸油泵出口閥門只允許開度為30%左右，實際流量為1500m3/h左右、揚程約165kPa(m)，電機功率為882.77KW。
由于采用原始的調整閥門開度的方式僅僅改變管道的流通阻力，而驅動源的電機輸出功率并沒有改變，增加了電機的負荷與管網泵出口及出口閥門的壓力，出口閥容易損壞、管網壽命降低、油泵葉輪磨損大、電機與油泵振動量大、設備壽命大大縮短，安全系數大大降低，同時無功功率增加，浪費了大量電能，生產用電量高，生產成本不易降低，因此該電機進行節能技術改造成為當務之急。
考慮到實際節能效果和未來的延展性，我們選擇了高壓變頻改造技術，高壓變頻技術在國內外長輸管線泵機上已使用多年，技術成熟，調節方便，適用性好，節能效果明顯，能更有效的達到節能效果。
2輸油泵電機變頻調速節能原理
輸油泵電機的節能改造
R2為現有工況(出口閥門開度30%)時管網阻力特性，R1為出口閥門全開時管網阻力特性;
S1、S2、S3分別對應全流速、現有工況、調速后特性曲線;
現有工況下，特性曲線S2與R2相交于M2點，M2即為現有工況點，即出口閥門開度為30%時工況點，對應的揚程H2為165kPa(m)，目前實際運行流量Q2為1560m3/h。
在變頻狀態下，離心泵轉速降低為820 r/min左右時，其特性曲線為S3，由于此時泵出口閥被全開，管路特性曲線變為較為平坦的R1，此時S3與R1交于M3點，即為新的工況點，此時保持離心泵排出量不變仍為1560m3/h，但泵的揚程H3降低為135kPa(m)，采用降低油泵電機轉速保證滿足輸油量的情況下，通過削減離心泵楊程節約的能量為H2M2M3H3的面積。這就是離心輸油泵變頻節能的原理。
3 浦航變頻改造情況
浦航公司的油泵電機為高壓三相異步電動機，該電機本身不具備調速功能，若要調速需增加調速裝置控制電機進行無級調速。變頻調速將工頻電源變換為頻率、電壓均連續可調的電源，采用多電平技術，將輸出隔離變壓器的多個副邊繞組，分別為各功率單元供電，通過多個IGBT功率單元串聯疊加后，達到完美無諧波高壓輸出，實現電機無級調速運行。該方式可靠性高、穩定性強，構造簡單，經久耐用，維護方便。
高壓變頻調速系統固然可產生較好的節能效益，但由于輸油系統屬于油庫生產中的一個重要樞紐環節，長時間連續運轉，除對設備本身要求有較高的可靠性之外，在技術方案上必須與現場的工藝特點相結合，充分考慮現場操作的安全性，適用性和方便性。浦航油庫采用了以下技術措施：
系統具備工頻、變頻手動切換功能。一旦變頻系統出現故障，可以切換到工頻檔，在變頻系統維修期間可正常保障輸油泵的運行，滿足油庫生產的需要。
現場設置、啟動、停止以及緊急停機按鈕，極大地方便了現場操作人員的操作。
優化系統的保護參數，確保輸油系統的連續平穩運行。在應用于輸油系統時對一些保護的參數按實際需要進行設置，避免由于變頻系統的保護過于靈敏而造成輸油泵停機，影響輸油系統的安全平穩運行。
在變頻調速系統內設置適合于現場實際的報警功能，并對運行的參數，操作情況，故障情況具有詳細的記錄功能。
4 油泵電機改造后的節能效益
浦航油庫長輸管線輸油泵電機采用高壓變頻器節能改造后，電機轉速降為為820r/min左右，電機功率為468KW左右，節電率達到47%，既提高了油泵的運行效率，又滿足了生產要求。根據現場運行的參數，油泵每年按1950小時運行，電價為1.30元/度計算，油泵年節約電費為(882.77-468)×1950×1.30≈105.14萬元。
浦航油泵電機節能改造的設備投入成本約為80.00萬元，根據以上數據，設備投入回收期不足1年。考慮到高壓變頻調速設備壽命為20年，20年內節省接近2千萬元電費，經濟效益相當可觀。
5 結束語
高壓變頻調速是輸油泵電機的節能改造的有效途徑，通過調速技術，可以完全打開泵出口閥，有效地避免了輸油泵出口閥的節流損失，同時還較好的減少輸油泵機組的機械沖擊、摩損和噪音，提高了安全系數，延長了輸油泵機組的維護保養周期及使用壽命。隨著國家能源緊張嚴峻的形勢，提高能效、節約能源是國家能源戰略的重要目標和措施，浦航公司通過節能改造，優化企業生產設備，推進技術創新，提高企業生產能力，增強設備的可靠性和穩定性，同時達到節能降耗的目的，具有很好的社會效益。
管道油泵 |
